識讀乙烯精餾塔管道儀表流程圖課件

概述

在石油、化工工業(yè)中，許多原料、中間產品或粗成品，往往全是由若干組分所組成的混合物，需要通過精餾過程進行分離或精制。精餾塔就是用于精餾過程的重要設備。據統(tǒng)計，在石油和化學工業(yè)中，大約40％－50％的能量消耗在精餾設備中。因此，精餾塔的控制一直是過程控制領域普遍重視的問題。精餾塔是個多參數的被控對象。它的通道很多。它由多級塔板參數間相互關聯，而不同工藝要求下塔的結構也各不相同．且控制要求又較高……所有這些都給精餾塔的控制帶來一定的困難。2023/4/713.1工藝流程及基本技術指標

精餾塔的控制任務及其變量配對關系對精餾塔的控制要求通常為質量指標、產品產量、及能量消耗三個方西。質量指標是指使塔頂產品中的輕組分（或重組分雜質）含量符合技術要求；或使塔底產品中重組分（或輕組分雜質）符合技術要求。質量指標是精餾塔控制中的關鍵，因此，精餾塔的控制任務是在保證質量指標的前提下．使產品產量盡量高，能量消耗盡量低。2023/4/72石化一些簡單知識

乙烯在常溫下為無色、易燃燒、易爆炸氣體，以它的生產為核心帶動了基本有機化工原料的生產，是用途最廣泛的基本有機原料，可用于生產塑料、合成橡膠，也是乙烯多種衍生物的起始原料。裂解的原料烴有氣態(tài)和液態(tài)之分，氣態(tài)的有煉廠氣、天然氣的凝析液，液態(tài)的有汽油、煤油、柴油。原油在高溫的裂解爐管內生成焦炭，不能長期運轉，自今未能在工業(yè)應用。

2023/4/73原料經加熱后進入裂解爐，產生的高溫裂解氣先入急冷鍋爐快速降溫（產生的高壓水蒸氣可帶動壓縮機），然后再用冷油和水降溫，冷卻后的氣體進分離工序。以柴油原料獲得的裂解氣組成十分復雜，主要是乙烯，丙烯（合計占45％），其余為氫和甲烷（約10％），乙烷和丙烷（約10％），碳四餾分（約10％）以及碳五和以上餾分（約20％）。少量有害雜質為水、硫化氫、二氧化碳、乙炔等。通常采用加壓低溫精餾的方法分離乙烯及各種有用產物，具體工藝流程的安排與裂解氣組成及產品純度要求有關。

2023/4/75乙烯精溜塔前期部分工藝流程1、干燥器2、冷箱3、脫甲烷塔4、脫乙烷塔5、加氫脫炔反應器6、綠油塔7、乙烯塔2023/4/76乙烯精餾塔進料中乙烯和乙烷占有99.5%以上，其余為甲烷。就相對揮發(fā)度來說，甲烷最低，乙烯次之，乙烷最高。對于三種組分的分離，乙烯精餾塔采用深冷分離流程，用帶有中間再沸器和側線出產品的乙烯塔，其工藝流程如圖，基本工藝分析如下：2023/4/774、上升至塔頂的輕組分中為氣相的乙烯及少量甲烷，它們經塔頂冷凝器乙烯冷凝為液相，在分離器中實現氣液分離，甲烷以氣相采出，乙烯作為回流液從第一塊塔板處流入精餾塔，流至第八塊塔板時側線采出，進入乙烯分離器分離后，以液相產品乙烯采出，分離器上部的氣相再次進入精餾塔冷凝分離。5、塔釜得到產品乙烷，一部分作為液相產品采出，另一部分由塔釜再沸器加熱汽化后作為上升蒸氣，用以提供精餾所需能量。2023/4/796、為了提高乙烯產品的純度，在乙烯精餾塔的精餾段工藝上采用了較大的回流比，這一做法對于精餾段是有好處的，但對于提餾段并非必要，故乙烯塔中大多采用中間再沸器回收冷量，以提高上升蒸氣量，從而達到提高負荷的目的。一般地，進料中乙烯及乙烷占有99.5%以上，乙烯精餾塔理論上仍為二元體系。該乙烯乙烷二元系統(tǒng)的自由度為2，因此，在實際工藝中壓力和溫度是相互聯系的?？刂破渲幸粋€變量，即可實現對質量指標的控制，這是設計和實施控制方案的基本依據之一。

2023/4/7103.2典型控制方案分析乙烯精餾塔管道及儀表流程圖如圖，其主要控制方案包括中間再沸器液位與側線加熱流體流量的選擇性控制系統(tǒng)、乙烯回流罐液位與乙烯回流流量串級控制系統(tǒng)、乙烯回流與乙烯產品采出量的比值控制系統(tǒng)、塔頂冷凝器乙烯排氣流量控制系統(tǒng)、塔壓控制系統(tǒng)以及相關變量的顯示、記錄、聯鎖和報警等。各控制回路既相互獨立又彼此聯系，總體上保證了工藝的物料平衡和能量平衡，從對各回路變量的控制要求來看，主要是采用集散型控制系統(tǒng)（DCS）控制，各主要變量均在計算機屏幕或DCS儀表上顯示記錄。

2023/4/7113．2．1中間再沸器液位選擇性控制系統(tǒng)

乙烯塔中采用中間再沸器E-EA-104產生上升蒸氣。從第105塊塔板側線流出的液相流體流入中間再沸器殼程，被管程中的裂解氣余熱加熱汽化后氣相流入乙烯精餾塔，從第108塊塔板處進入作為上升蒸氣，為精餾塔的物料分離提供了能量。本段工藝既要保證足夠的流量，以滿足上升蒸氣的要求，又要保證中間再沸器的液位不能太低，以保護設備。2023/4/713流量變送器FT-127測量從第105塊塔板側線流出的液相流體流量，并將信號送到控制器FIC-127，進行運算后用內部數據線將結果送至選擇器FX-127。同時，液位變送器LT-111測量中間再沸器液位，并將信號送到控制器LICA-111，進行運算后用內部數據線將結果送至選擇器FX-127，兩路信號選擇性輸出至轉換器FY-127A轉換為氣信號，通過電磁閥FY127B操縱控制閥FV-127。正常情況下進行流量控制，以滿足上升蒸氣量的要求。當再沸器中的液位偏低時，進行液位控制，以保持中間再沸器正常工作。2023/4/714根據需要，對中間再沸器液位設置了就地指示（LI-111）和控制室屏幕顯示報警（LI-CA-H-L）。另外，再沸器殼程介質裂解氣出口溫度需要在控制室進行屏幕顯示。電磁閥FY-127B的聯鎖信號來自DCS的塔壓聯鎖報警系統(tǒng)PAS-136。2023/4/7153.2.3乙烯回流與乙烯采出量比值控制系統(tǒng)

精餾塔操作的一個重要指標是回流比，即回流量與乙烯采出量之比。為了滿足這一操作要求，控制方案中采用了回流量與乙烯采出量的比值控制系統(tǒng)。從FIC-128引來的回流液流量信號經運算器FFY-128進行比率運算后作為流量比率控制器FFRC-125的外給定，此控制器的輸出經電氣閥門定位器FY-125轉換為氣信號后作為控制閥FV-125的輸入信號，從而實現了回流量與采出量的比值控制?；亓鞅仍O置了控制室屏幕顯示和實時記錄。2023/4/7173.2.4塔頂冷凝器乙烯排氣流量控制系統(tǒng)

乙烯回流罐中的氣相為甲烷和部分乙烯，這些介質被連續(xù)排出，作為脫甲烷塔的輔助進料。為了保證回流罐內的壓力穩(wěn)定，對這些介質的排出采取了定值控制措施，該控制系統(tǒng)由流量變送器FT-129、控制器FIC-129、電氣閥門定位器FY-129及控制閥FV-129構成，乙烯排氣量設置了控制室屏幕顯示。2023/4/7183.2.5塔壓控制系統(tǒng)

精餾塔是一個二元系，在溫度和壓力中只要有一個穩(wěn)定即可，本方案中采用了以塔壓為被控變量，回流罐的排氣量為操縱變量的壓力控制系統(tǒng)。另外，塔壓經變送器PT-121、控制器PRC-121后作為高液位超馳控制系統(tǒng)信號，也是